KR20210057068A - Biological sensing apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유체내 입자를 감지하는 생체감지기(12)에 관한 것이다. 생체감지기(12)는 반도체 제조공정에서 형성된 집적회로에 포함되어, 전기적 특성을 감지하는 입자감지기(12)와, 유체를 유동시키는 유동기(30)를 포함하고, 유체가 유동기를 통과할 때 입자감지기가 유체내 입자들의 전기적 특성을 감지하도록 입자감지기가 유동기에 대해 배치된다.The present invention relates to a biological sensor 12 for detecting particles in a fluid. The living body detector 12 is included in an integrated circuit formed in a semiconductor manufacturing process and includes a particle detector 12 for sensing electrical properties and a flow device 30 for flowing a fluid. A particle detector is placed against the flow machine such that the detector detects the electrical properties of the particles in the fluid.

Description

생체감지장치{BIOLOGICAL SENSING APPARATUS}Biometric sensing device {BIOLOGICAL SENSING APPARATUS}

본 발명은 유체내의 생물 세포와 같은 입자들을 감지하는 감지장치와 그 방법, 및 이런 감지장치를 포함하는 분석장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sensing device and a method for sensing particles such as biological cells in a fluid, and to an analysis device including such a sensing device.

생물학적 입자들의 물리화학적 특성의 분석은 질병진단. 연구개발, 의약품 개발 등에 이용된다. 이런 분석을 자동으로 하는 공지의 장치로 초당 다수의 입자들을 동시에 분석하는 것이 있다. 일반적으로 생물학적 입자들은 분석장치로 들어가기 전에 유체내에 부유하고 있고, 이런 부유 입자들을 여기시키고 그 반응을 감지한다. 공지의 분석 방법은 입자 부유물에 형광색소를 첨가한 다음 빛을 조사하고, 입자 부유물에 의해 산란된 빛과 반사된 빛을 감지하여 분석을 한다. The analysis of the physicochemical properties of biological particles is a disease diagnosis. It is used for research and development, drug development, etc. There are known devices that do this analysis automatically and analyze a large number of particles per second at the same time. Typically, biological particles are suspended in a fluid before entering the analysis device, excite these suspended particles and detect their reaction. In a known analysis method, a fluorescent dye is added to the particle suspension, and then light is irradiated, and the light scattered by the particle suspension and the reflected light are detected and analyzed.

본 발명자는 생물학적 입자들의 종래의 분석방법의 단점들, 구체적으로는 이런 분석장치의 대형 크기에 주목하게 되었다.The present inventors have drawn attention to the disadvantages of the conventional analysis method of biological particles, specifically the large size of such an analysis device.

본 발명의 목적은 유체내 입자들을 감지하는 생체감지장치를 손으로 운반할 수 있을 정도로 휴대화하는데 있다. An object of the present invention is to make a living body sensing device for sensing particles in a fluid so portable that it can be carried by hand.

본 발명의 다른 목적은 휴대형 장치로 유체내 입자들을 감지하는 생체감지방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a biometric method for detecting particles in a fluid with a portable device.

본 발명은 유체내 입자들을 감지하는 생체감지장치에 있어서:The present invention in the biosensing device for detecting particles in a fluid:

반도체 제조공정에서 형성된 집적회로에 포함되어, 전기적 특성을 감지하는 입자감지기; 및Particle detectors that are included in the integrated circuit formed in the semiconductor manufacturing process to detect electrical characteristics; And

유체를 유동시키는 유동기;를 포함하고,Including; a flow device for flowing a fluid,

유체가 유동기를 통과할 때 상기 입자감지기가 유체내 입자들의 전기적 특성을 감지하도록 입자감지기가 유동기에 대해 배치되는 생체감지장치를 제공한다.There is provided a biosensing device in which the particle detector is disposed with respect to the flow device such that the particle detector detects electrical properties of particles in the fluid when the fluid passes through the flow device.

사용중에 생물학적 샘플과 같은 유체 샘플이 유동기 안으로 들어가고, 유동기를 통해 유체가 흐른다. 유동기는 예컨대 유체가 흐르는 개방된 채널을 형성하고 펌프를 이용할 수도 있다. 또, 유동기가 자체적으로 유동을 일으키는 구조, 예컨대 모세관 현상으로 유체가 흐르도록 하는 구조일 수도 있다. 입자감지기는 반도체 제조공정으로 형성된 CMOS와 같은 집적회로에 포함된다. 입자감지기는 전기적 성질을 감지하고, 유동기를 통과하는 유체내 입자의 전기적 성질을 감지하도록 배치된다. 이런 입자는 생물학적 입자로서, 세포, 바이러스를 포함한 다른 구조체, 다세포 조직, 박테리아 등이 있다. 입자의 감지는 세포 시료들을 서로 차별화하는 등의 방법으로 분석된다.During use, a fluid sample, such as a biological sample, enters the flow unit and the fluid flows through the flow unit. The flow machine may, for example, form an open channel through which the fluid flows and use a pump. In addition, the flow device may have a structure in which the fluid flows by itself, for example, a structure in which fluid flows through a capillary phenomenon. Particle detectors are included in integrated circuits such as CMOS formed by semiconductor manufacturing processes. The particle detector is arranged to sense the electrical properties and to detect the electrical properties of the particles in the fluid passing through the flow machine. These particles are biological particles, such as cells, other structures including viruses, multicellular tissues, and bacteria. The detection of particles is analyzed by a method such as differentiating the cell samples from each other.

입자감지기는 입자의 유전율에 해당하는 양을 감지할 수 있다. 입자감지기는 입자의 실제 및 가상의 유전율들 중의 적어도 하나에 해당하는 양을 감지할 수 잇다. 후술하는 것처럼, 입자감지기는 유체에 존재하는 전기장을 감지할 수 있다. 입자감지기는 유체에 가해진 자극에 대한 반응을 감지할 수 있다. 세포와 같은 입자는 특성 형태로 가해진 자극에 반응하고, 이 반응을 감지한다. 따라서, 입자감지기는 유체내 입자의 존재를 감지하는데 이용된다. 다른 입자들은 다른 형태로 가해진 자극에 반응한다. 입자감지기는 입자를 특성화하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 세포의 종류를 구분하고 세포의 크기나 조성과 같은 특성을 결정할 수 있다.The particle detector can detect an amount corresponding to the dielectric constant of the particle. The particle detector can detect an amount corresponding to at least one of the actual and virtual dielectric constants of the particle. As will be described later, the particle detector can detect an electric field present in a fluid. Particle detectors can detect a response to a stimulus applied to a fluid. Particles, such as cells, react to and sense the stimulus applied in the form of a characteristic. Thus, particle detectors are used to detect the presence of particles in a fluid. Different particles respond to stimuli applied in different forms. Particle detectors can be used to characterize particles. For example, it is possible to differentiate the types of cells and determine characteristics such as the size or composition of the cells.

유체에 대한 전기장 형태의 자극은 생물 세포를 감지하기에 적절하다. 또, 반도체 제조공정에서 형성된 집적회로에 전기 센서들을 쉽게 제공할 수 있고, 특히 생물 세포와 같은 입자 형태의 크기에 해당하는 크기의 입자감지기를 제공할 수 있다.Stimulation in the form of an electric field to a fluid is suitable for sensing biological cells. In addition, it is possible to easily provide electrical sensors to an integrated circuit formed in a semiconductor manufacturing process, and in particular, a particle detector having a size corresponding to the size of a particle shape such as a biological cell can be provided.

입자감지기는 유체에 존재하는 전기장을 감지할 수 있다. 세포와 같은 입자는 전기장에 반응하여 전기장을 방해한다. 따라서, 입자감지기는 전기장의 방해정도에 따라 유첸내 입자의 존재를 감지한다. 입자마다 전기장을 방해하는 형태가 다르다. 입자감지기를 이용해 입자의 특성을 파악할 수 있다. 예컨대 입자의 종류를 구분할 수 있다. 유체가 적어도 하나의 전기적으로 민감한 라벨을 포함할 수도 있다. 이런 라벨은 응답을 개선하거나 성능을 보강하기 위한 것이다. 이런 라벨을 이용해 생긴 전기장에 변화를 주거나 라벨에 의한 응답을 이용할 수 있다.Particle detectors can detect an electric field present in a fluid. Particles, such as cells, interfere with the electric field in response to the electric field. Therefore, the particle detector detects the presence of particles in the Yuchen according to the degree of disturbance of the electric field. Different particles have different forms of disturbing the electric field. Particle detectors can be used to determine the characteristics of particles. For example, the types of particles can be distinguished. The fluid may contain at least one electrically sensitive label. These labels are intended to improve response or enhance performance. The electric field generated by these labels can be changed or the response by the label can be used.

입자감지기는 유동기에 대해 상대적으로 배치된 감지배열을 포함하여, 사용중에 상기 감지배열이 유체내에 존재하는 전기장을 감지할 수 있다. 이 감지배열이 적어도 한쌍의 전극들을 포함하고, 이런 전극들은 유체내에 존재하는 전기장을 감지하도록 서로에 대해서 및 유동기내의 유체에 대해 배치된다. 이런 전극들은 유체의 한쪽에 유동방향에 직각으로 배치될 수 있다. 다른 전극은 유체의 한쪽에 배치될 수 있다. 이런 전극쌍이 유체의 한쪽에 모두 배치될 수도 있다. 이 경우, 유체감지기가 CMOS 집적회로와 같은 평면형 반도체 집적회로에 포함되면 좋다. 전극의 폭이나 높이와 같은 크기가 100㎛, 50㎛, 30㎛, 20㎛, 15㎛, 10㎛, 5㎛, 3㎛ 또는 1㎛보다 작거나, 0.5㎛, 1㎛, 5㎛, 10㎛, 15㎛, 20㎛, 30㎛ 또는 50㎛보다 클 수 있다. The particle detector includes a sensing array disposed relative to the flow device, so that the sensing array can detect an electric field present in the fluid during use. This sensing arrangement comprises at least a pair of electrodes, which electrodes are arranged with respect to each other and with respect to the fluid in the flow device to sense an electric field present in the fluid. These electrodes can be placed on one side of the fluid at right angles to the flow direction. The other electrode can be placed on one side of the fluid. These pairs of electrodes may be placed on either side of the fluid. In this case, the fluid detector may be included in a planar semiconductor integrated circuit such as a CMOS integrated circuit. The same size as the width or height of the electrode is less than 100㎛, 50㎛, 30㎛, 20㎛, 15㎛, 10㎛, 5㎛, 3㎛ or 1㎛, 0.5㎛, 1㎛, 5㎛, 10㎛ , 15㎛, 20㎛, may be greater than 30㎛ or 50㎛.

입자감지기가 서로 이격된 전극쌍과 같은 다수의 감지배열들을 포함하고, 각각의 감지배열은 입자를 감지하며, 입자가 흐르는 유로를 형성하는 유동기와 입자감지기는 입자가 유로를 따라 흐를 때 입자가 연속적인 감지배열들에 의해 감지되도록 구성될 수 있다.The particle detector includes a plurality of sensing arrays such as an electrode pair spaced apart from each other, and each sensing array detects particles, and the flow and particle detectors form a flow path through which particles flow, and when the particles flow along the flow path, the particles are continuous. It can be configured to be sensed by natural sensing arrangements.

입자감지기가 감지배열로부터의 입력신호를 받아 출력신호를 제공하는 감지회로를 더 포함하고, 이 감지회로는 전극에 존재하는 전하를 감지할 수 있다. 구체적으로, 감지회로가 전하를 감지하고 감지된 전하를 전압신호와 전류신호 중의 적어도 하나로 변환하는 커패시터를 포함할 수 있다. 감지회로는 고임피던스 입력을 가져, 주요 감지신호를 제공한다. 구체적으로, 감지회로가 FET(field-effect transistor)와 같은 임피던스 버퍼를 포함할 수 있다. FET는 입자감지기의 전극에 용량성 부하를 제공한다. 감지회로가 전압신호나 전류신호를 출력신호로 제공할 수도 있다. 감지회로가 입력신호를 증폭할 수도 있다. 예를 들어, 감지회로가 전극의 전하를 전압으로 변환하고 증폭하거나, 전류로 변환해 증폭할 수 있다. The particle detector further includes a sensing circuit for receiving an input signal from the sensing array and providing an output signal, and the sensing circuit may detect electric charges present in the electrode. Specifically, the sensing circuit may include a capacitor that senses charge and converts the sensed charge into at least one of a voltage signal and a current signal. The sensing circuit has a high impedance input, providing the main sensing signal. Specifically, the sensing circuit may include an impedance buffer such as a field-effect transistor (FET). The FET provides a capacitive load on the electrode of the particle detector. The sensing circuit may provide a voltage signal or a current signal as an output signal. The sensing circuit may amplify the input signal. For example, the sensing circuit can convert and amplify the charge of the electrode into a voltage or convert it into a current and amplify it.

ESF(elerostatic field)를 자극으로 사용할 수 있다. 입자감지기는 ESF를 감지한다. EDF(electrodynamic field)를 이용할 수도 있다. 예를 들어, 생물세포와 유체에 의한 전기장에 대한 나쁜 전기화학적 반응을 고려해 전기장을 적용하고, 전기장이 너무 높으면 세포가 파괴될 수 있다. 이때문에 입자감지기는 EDF를 감지할 수 있다. EDF는 생물세포에 대한 나쁜 전기화학적 반응을 적게 일으킨다. 예컨대, 입자감지기가 감지회로를 포함하면, 이 감지회로는 EDF에 대해 감지된 다양한 신호들에 반응하기에 충분한 대역폭을 가질 수 있다. ESF (elerostatic field) can be used as a stimulus. Particle detector detects ESF. EDF (electrodynamic field) can also be used. For example, an electric field is applied in consideration of a bad electrochemical reaction to the electric field caused by biological cells and fluids, and if the electric field is too high, the cell may be destroyed. Because of this, the particle detector can detect EDF. EDF causes fewer bad electrochemical reactions to biological cells. For example, if the particle detector includes a sensing circuit, the sensing circuit may have sufficient bandwidth to respond to various signals sensed for the EDF.

입자감지기가 유체내 입자를 자극하는 자극기를 포함할 수 있다. 입자의 자극은 전술한 입자감지기가 감지하기 쉬운 형태의 반응을 입자에 일으킨다. 생체감지기는 자극기와 입자감지기가 동시에 동작하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 입자감지기는 유체내 입자를 감지하고, 그와 동시에 자극기도 유체내 입자를 자극한다.The particle detector may include a stimulator that stimulates particles in the fluid. The stimulation of the particles causes a reaction in a form that is easy to detect by the above-described particle detector. The living body detector may be configured such that the stimulator and the particle detector operate at the same time. Specifically, the particle detector detects particles in the fluid, and at the same time, the stimulator also stimulates the particles in the fluid.

본 발명에 의하면, 자극기가 전기장을 유체에 가할 수 있다. 유체에 전기장을 가하면 입자 자체로부터 반응이 생기는데, 자극에 대한 반응을 가속하는 라벨을 이용하지 않아도 된다. 전술한 대로, 전기장을 가하는 자극기는 CMOS와 같은 반도체 제조공정으로 쉽게 구성된다. 전원을 입자감지기를 갖춘 집적회로에 내장할 수 있다. 반도체 제조공정에서 전원은 생물세포와 같은 입자에 맞는 크기로 제공된다. 유체에 전기적으로 민감한 라벨이 있으면, 자극기를 적절히 구성할 수 있다.According to the present invention, the stimulator can apply an electric field to the fluid. When an electric field is applied to a fluid, a reaction is generated from the particle itself, and there is no need to use a label that accelerates the response to the stimulus. As described above, the stimulator to which an electric field is applied is easily constructed by a semiconductor manufacturing process such as CMOS. Power can be built into an integrated circuit equipped with a particle detector. In the semiconductor manufacturing process, power is provided in a size suitable for particles such as biological cells. If you have a label that is electrically sensitive to the fluid, you can properly configure the stimulator.

전원은 전기장을 유체에 가하도록 구성된다. EDF를 유체에 가하는 것이 더 좋을 때도 있다. 따라서, 전원은 전압신호와 가변 전압신호를 일으키는 전압원을 포함한다. 이런 전압원은 전압신호를 전극에 인가하고, 전극은 전기장이 유동기 내부의 유체에 인가되도록 유동기에 대해 배치된다. The power source is configured to apply an electric field to the fluid. Sometimes it is better to apply EDF to the fluid. Thus, the power source includes a voltage signal and a voltage source that generates a variable voltage signal. This voltage source applies a voltage signal to the electrodes, and the electrodes are placed against the flow machine such that an electric field is applied to the fluid inside the flow machine.

감지소자와 자극소자 중의 적어도 하나는 유동기내의 유체로부터 전기적으로 격리되도록 생체감지기를 구성할 수 있다.이런 전기적 격리는 유체에 흐르는 전하를 크게 줄인다. 전하의 감소는 유체내 입자의 보전을 유지하고 측정의 정확도를 제공한다. 전기적 격리는 자극소자나 감지소자와 유체 사이에 격리기를 배치하여 이루어진다. 격리기로는 집적회로에 포함된 유전층이 있다. 구체적으로, 유전층은 실리콘 질화물과 같은 패시베이션 층을 포함한다. 격리기가 PVDF(polyvinylidene fluoride)와 같은 열가소성 플루오로폴리머를 포함할 수도 있다. 유체내의 세포와 같은 입자들은 패시베이션 층보다는 PVDF에 덜 들러붙는다고 밝혀졌다. At least one of the sensing element and the stimulating element may configure the biosensor to be electrically isolated from the fluid in the flow device. This electrical isolation greatly reduces the charge flowing in the fluid. The reduction in charge maintains the integrity of the particles in the fluid and provides the accuracy of the measurement. Electrical isolation is achieved by placing an isolator between the stimulating element or the sensing element and the fluid. As an isolator, there is a dielectric layer included in an integrated circuit. Specifically, the dielectric layer includes a passivation layer such as silicon nitride. The isolator may also comprise a thermoplastic fluoropolymer such as polyvinylidene fluoride (PVDF). It has been found that particles such as cells in the fluid adhere less to the PVDF than to the passivation layer.

자극장치가 유동기에 대해 배치된 자극배열을 포함하고, 이런 자극배열은 사용중에 유체에 전기장을 가한다. 자극배열이 적어도 하나의 전극쌍을 포함할 수 있다. 전극쌍은 서로에 대해서 그리고 유동기내의 유체에 대해 전기장을 인가하도록 배치된다. 전극쌍 중의 하나는 유체의 방향에 직각으로 배치되고 다른 하나는 유체의 한쪽에 배치될 수 있다. 전극쌍이 모두 유체의 한쪽에 배치될 수도 있다. 이 경우, CMOS와 같은 평면 반도체 집적회로에 적절하다.The stimulation device includes a magnetic pole array arranged with respect to the flow device, and this stimulation array applies an electric field to the fluid during use. The stimulation arrangement may include at least one electrode pair. The electrode pairs are arranged to apply an electric field to each other and to the fluid in the flow device. One of the electrode pairs may be disposed at right angles to the direction of the fluid and the other may be disposed on one side of the fluid. Both electrode pairs may be placed on one side of the fluid. In this case, it is suitable for planar semiconductor integrated circuits such as CMOS.

입자감지기가 전극쌍을 포함한 감지배열을 포함할 경우, 감지배열의 전극쌍 중의 적어도 하나의 전극은 자극배열의 전극쌍에 포함되지 않을 수 있다. 생체감지기는 따라서 유체내 입자의 자극과 감지를 동시에 할 수 있다. 구체적으로, 자극배열의 전극쌍과 감지배열의 전극쌍이 전극을 공유할 수 있다. 이 방식은 싱글엔디드(single ended) 감지법에 적합하다. 따라서, 감지배열은 싱글엔디드 감지배열일 수 있다. 자극배열의 전극쌍과 감지배열의 전극쌍이 전극을 공유하지 않을 수도 있는데, 이 방식은 차동감지법에 적절하다. 이런 감지배열은 차동 감지배열일 수 있다. 차동감지배열은 유체, 구체적으로는 감지되는 입자를 포함하는 매체의 변화에 덜 민감한 것으로 알려졌다. 차동감지 방식은 공통모드 신호들을 줄인다. 공통모드 신호의 감소는 자극이 공통모드 신호이고 그 반응이 싱글엔디드일 경우 유리하다. 이 방식은 차동자극에 적절할 수 있다. 이런 자극배열이 차동 자극배열일 수 있다. 차동자극 배열은 싱글엔디드 자극배열보다 큰 자극신호를 유체에 가하기 위한 것이다. When the particle detector includes a sensing array including an electrode pair, at least one electrode among the electrode pairs of the sensing array may not be included in the electrode pair of the magnetic pole array. The biosensor can thus simultaneously stimulate and detect particles in the fluid. Specifically, the electrode pair of the stimulus array and the electrode pair of the sensing array may share the electrode. This method is suitable for single ended detection. Thus, the sensing arrangement may be a single-ended sensing arrangement. The electrode pair of the stimulus array and the electrode pair of the sensing array may not share an electrode, and this method is suitable for the differential sensing method. This sensing arrangement may be a differential sensing arrangement. Differential sensing arrangements are known to be less sensitive to changes in fluids, specifically media containing particles to be sensed. The differential sensing scheme reduces common mode signals. Reduction of the common mode signal is advantageous when the stimulus is a common mode signal and its response is single-ended. This method may be suitable for differential stimulation. This stimulus arrangement may be a differential stimulus arrangement. The differential stimulation arrangement is for applying a stimulation signal larger than the single-ended stimulation arrangement to the fluid.

생체감지기는 유체에 소정의 자극신호를 가하고, 이 자극신호를 입자감지기에서 감지한 자극신호의 반응과 비교한다. 이런 비교는 소정의 자극신호와 반응의 상호연관을 포함한다. 생체감지기는 소정의 자극신호의 인가와 유체내 입자에 의한 반응 사이의 시간지연을 결정하고, 변환함수를 결정하거나 시간지연에 따라 변환함수를 입자에 적용한다. 결정된 변환함수는 입자의 특성화에 이용된다.The living body detector applies a predetermined stimulation signal to the fluid, and compares the stimulation signal with the response of the stimulation signal detected by the particle detector. This comparison involves the correlation of a given stimulus signal and response. The living body detector determines a time delay between the application of a predetermined stimulus signal and a reaction by the particles in the fluid, and determines a conversion function or applies a conversion function to the particles according to the time delay. The determined transformation function is used to characterize the particles.

소정의 신호가 의사랜덤 노이즈신호를 포함할 수 있다. 생체감지기는 의사랜덤 노이즈신호를 생성할 수 있다. 의사랜덤 노이즈신호는 m-시퀀스를 포함할 수 있다. m-시퀀스는 원하는 작동대역폭에 걸쳐 평탄한 파워스펙트럼 밀도를 보이고, 표준디지털회로를 통해 쉽게 제공될 수 있어 CMOS와 같은 반도체 제조공정으로 형성된 집적회로에 구현하기가 좋다. The predetermined signal may include a pseudorandom noise signal. The living body detector may generate a pseudorandom noise signal. The pseudorandom noise signal may include an m-sequence. The m-sequence shows a flat power spectrum density over the desired operating bandwidth and can be easily provided through standard digital circuits, making it suitable for implementation in integrated circuits formed by semiconductor manufacturing processes such as CMOS.

생체감지기는 입자감지기가 감지한 신호의 주파수 성분을 감지할 수 있는데, 주파수 성분은 적어도 1kHz, 10kHz, 50kHz, 100kHz, 250kHz, 500kHz, 1MHz, 5MHz, 10MHz, 25MHz, 50MHz, 75MHz, 100MHz, 250MHz, 500MHz, 750MHz, 1GHz, 1.25GHz, 1.75GHz, 2GHz, 2.5GHz, 2.75GHz 또는 5GHz이다. 보통 주파수성분은 10kHz 내지 100MHz 사이에 있다. 주파수가 1MHz 이상일 경우, 입자감지기는 생물세포와 같은 적어도 하나의 입자 내부를 특성화할 수 있다. 주파수가 1kHz 이상일 경우, 생물세포의 크기와 같은 외부 특성으로 입자를 특성화할 필요가 있다. 자극기를 통해 생체감지기에 의해가해진 신호의 파워는 적어도 1㎛, 5㎼, 10㎼, 25㎼, 50㎼, 100㎼, 250㎼ 또는 500㎼이다. 생체감지기에 포함된 자극기는 따라서 적어도 하나의 대응 주파수성분을 갖는 전기장과 같은 자극신호를 인가한다. 입자감지기가 많은 수의 자극소자와 감지소자, 예컨대 고주파로 어드레스되는 대형 전극배열을 가질 경우, 각각의 자극소자나 감지소자에 대한 어드레스 시간이 자극이나 감지에 필요한 시간보다 짧을 수 있다. 생체감지기는 따라서 자극신호와 입자감지 중의 적어도 하나의 지속성을 위해 제공된다. 구체적으로, 생체감지기가 메모리와 같은 지속 회로를 포함하고, 이런 메모리는 소정의 시간보다 길게 상태를 유지하고 소정의 시간동안 다수의 자극요소들 각각에 대해 어드레스되도록 구성된다. 지속 회로는 소정의 어드레스 시간보다 긴 시간 동안 자극 요소에 자극신호를 인가하도록 구성된다. 지속 회로가 메모리를 포함할 경우, 메모리의 예로는 SRAM, DRAM 중의 적어도 하나를 포함한다. 지속 회로로부터의 여러 출력들 각각은 다수의자극요소 각각에 전기적으로 결합된다.The biological detector can detect the frequency component of the signal detected by the particle detector, and the frequency component is at least 1kHz, 10kHz, 50kHz, 100kHz, 250kHz, 500kHz, 1MHz, 5MHz, 10MHz, 25MHz, 50MHz, 75MHz, 100MHz, 250MHz, 500MHz, 750MHz, 1GHz, 1.25GHz, 1.75GHz, 2GHz, 2.5GHz, 2.75GHz or 5GHz. Usually, the frequency component is between 10 kHz and 100 MHz. When the frequency is 1 MHz or more, the particle detector can characterize the interior of at least one particle such as a biological cell. For frequencies above 1 kHz, it is necessary to characterize the particles with external characteristics such as the size of the biological cell. The power of the signal applied by the biosensor through the stimulator is at least 1 µm, 5 ㎼, 10 ㎼, 25 ㎼, 50 ㎼, 100 ㎼, 250 ㎼ or 500 ㎼. The stimulator included in the biosensor thus applies a stimulus signal such as an electric field having at least one corresponding frequency component. When the particle detector has a large number of stimulating elements and sensing elements, for example, a large electrode array addressed by high frequency, the addressing time for each stimulating element or sensing element may be shorter than the time required for stimulation or sensing. The biosensor is thus provided for the persistence of at least one of the stimulus signal and the particle detection. Specifically, the biosensor comprises a persistence circuit, such as a memory, and such a memory is configured to hold a state longer than a predetermined time and address each of a plurality of stimulus elements for a predetermined time. The persistence circuit is configured to apply a stimulus signal to the stimulus element for a time longer than a predetermined address time. When the persistence circuit includes a memory, examples of the memory include at least one of SRAM and DRAM. Each of the several outputs from the persistence circuit is electrically coupled to each of the plurality of stimulation elements.

생체감지기의 전극쌍이 다수일 경우, 입자에 자극을 주는 전극과 자극에 대한 반응을 감지하는 전극을 바꿀 수 있다. 생체감지기는 제1 전극세트로 자극을 가하고 제2 전극 세트로 반응을 감지한 다음, 제2 전극세트로 자극을 가하고 제3 전극 세트로 반응을 감지하도록 구성될 수 있다. 이런 방식은 전극들이 일렬로 배치될 때 적절하다.When there are multiple electrode pairs of the biosensor, the electrode that stimulates the particle and the electrode that senses the response to the stimulation can be changed. The biosensor may be configured to apply a stimulus with a first electrode set and sense a reaction with a second electrode set, and then apply a stimulus with a second electrode set and detect a reaction with a third electrode set. This method is suitable when the electrodes are arranged in a row.

생체감지기의 입자감지기가 감지요소 배열, 예컨대 전극배열을 포함할 수 있다. 이런 배열은 유동기에 의한 유체 흐름 방향으로 뻗는다. 따라서, 유동기를 통과하는 입자들에 대해 연속적인 감지요소들에 의해 입자를 감지할 수 있다. 한편, 이 배열이 유체의 방향에 직각일 수도 있다. 구체적으로, 유체의 방향에 직각과 유체의 방향으로 뻗어 2차원 배열을 가질 수 있다. 감지요소 배열은 다수의 여러 입자들의 감지와 자극을 동시에 하기 위한 것이다. 다수의 여러 입자들의 동시 감지는 다수의 자극들을 동시에 하는 것을 포함한다. 한편, 후술하는 것처럼 입자들의 동작을 위한 배열도 있을 수 있다.The particle detector of the biosensor may comprise an array of sensing elements, such as an electrode array. This arrangement extends in the direction of fluid flow by the flow device. Thus, it is possible to detect particles by means of continuous sensing elements for particles passing through the flow device. On the other hand, this arrangement may be perpendicular to the direction of the fluid. Specifically, it may have a two-dimensional arrangement by extending in the direction of the fluid and at a right angle to the direction of the fluid. The sensing element arrangement is for simultaneous detection and stimulation of multiple particles. Simultaneous detection of multiple particles involves performing multiple stimuli simultaneously. On the other hand, as will be described later, there may be an arrangement for the motion of the particles.

생체감지기가 유체 방향에 직각으로 뻗는 동작요소 배열을 가질 수 있는데, 동작요소 배열은 유동기 내부의 입자에 힘을 가하도록 배치된다. 이 힘은 유동방향에 직각인 성분을가져 유동방향과는 다른 방향으로 입자를 움직인다.The biosensor may have an array of operating elements extending at right angles to the fluid direction, and the array of operating elements is arranged to exert a force on the particles inside the flow device. This force has a component perpendicular to the flow direction and moves the particles in a direction different from the flow direction.

동작요소 배열이 전극들을 갖고, 이 전극들이 배열을 이룰 수도 있다. 이 배열 중의 적어도 하나의 전극 세트는 동작, 자극 및 감지 중의 적어도 하나를 위한 것이다. 예컨대, 어떤 전극들은 어떤 시간에 동작을 일으키고, 다른 시간에 자극을 일으키며 또다른 시간에 감지를 할 수 있다. 생체감지기가 유체 유동방향이 아닌 다른 방향으로 배치된 다수의 동작요소들에 동작신호를 인가할 수 있다. 동작신호는 각각 다른 진폭과 위상 중의 적어도 하나로 다수의 동작요소들에 인가될 수 있다. 여러 진폭과 위상 중의 적어도 하나를 갖는 동작신호를 다른 동작요소들에 인가하면 입자에 힘을 가하게 된다. 이런 동작은 입자들을 조작하거나 분류하는데 이용된다. 구체적으로, 입자군이나 입자를 원하는 배열 부분에, 구체적으로는 입자의 크기에 맞는 크기의 자극 및 감지 전극들을 갖는 배열 부분을 향해 움직인 다음, 감지를 하여, 배열의 여러 부분들에 의해 다수의 입자들에 대해 동시에 감지를 할 수 있다.The actuating element arrangement has electrodes, and these electrodes may form an arrangement. At least one electrode set in this arrangement is for at least one of motion, stimulation and sensing. For example, some electrodes may actuate at some time, stimulate at another time, and sense at another time. The biosensor may apply an operation signal to a plurality of operation elements arranged in a direction other than the fluid flow direction. The operating signal may be applied to a plurality of operating elements with at least one of different amplitudes and phases, respectively. When a motion signal having at least one of several amplitudes and phases is applied to other motion elements, a force is applied to the particle. These actions are used to manipulate or classify particles. Specifically, a group of particles or particles is moved to a desired array portion, specifically toward an array portion having stimulus and sensing electrodes having a size suitable for the size of the particle, and then sensed, and multiple portions of the array It can detect particles at the same time.

생체감지기는 라벨이 없이 동작할 수 있어, 형광색소나 마이크로비드와 같은 라벨이 없는 유체에 작용할 수도 있다.Since the biosensor can operate without a label, it can also act on unlabeled fluids such as fluorescent dyes or microbeads.

생체감지기가 미생물 샘플에 작용할 수도 있어, 500㎛, 250㎛, 200㎛, 150㎛, 100㎛, 50㎛, 25㎛, 10㎛, 5㎛, 2㎛, 1㎛, 500nm, 250nm, 100nm, 50nm, 25nm, 10nm 또는 5nm 미만의 크기를 갖는 입자들을 감지할 수 있다. 한편, 생체감지기가 2nm, 5nm, 10nm, 25nm, 50nm, 100nm, 250nm, 0.5㎛, 1㎛, 2㎛, 5㎛, 10㎛, 25㎛, 50㎛, 100㎛, 150㎛, 200㎛ 또는 250㎛보다 큰크기를 갖는 입자를 감지할 수도 있다. 생체감지기는 자극배열과 감지배열 중의 적어도 하나의 크기에 맞는 범위의 입자들에 사용할 수 있다. 구체적으로, 자극배열과 감지배열 중의 적어도 하나의 크기는 입자의 크기나 크기범위에 대응한다. 감지배열이나 자극배열은 반도체 제조공정으로 만들어지는 것으로 특정 크기나 범위의 입자들의 감지나 자극을 할 수 있는 크기를 갖는다. Biosensors may act on microbial samples, 500㎛, 250㎛, 200㎛, 150㎛, 100㎛, 50㎛, 25㎛, 10㎛, 5㎛, 2㎛, 1㎛, 500nm, 250nm, 100nm, 50nm , Particles having a size of less than 25 nm, 10 nm or 5 nm can be detected. On the other hand, the biosensor is 2nm, 5nm, 10nm, 25nm, 50nm, 100nm, 250nm, 0.5㎛, 1㎛, 2㎛, 5㎛, 10㎛, 25㎛, 50㎛, 100㎛, 150㎛, 200㎛ or 250 It is also possible to detect particles having a size larger than µm. The biosensor can be used for particles in a range that fits the size of at least one of the stimulus arrangement and the detection arrangement. Specifically, the size of at least one of the stimulus arrangement and the sensing arrangement corresponds to the size or size range of the particles. The sensing array or the stimulation array is made by a semiconductor manufacturing process and has a size capable of sensing or stimulating particles of a specific size or range.

반도체 제조공정은 평면 반도체 제조공정, CMOS와 같은 금속산화물 반도체 공정, 0.35㎛ CMOS와 같은 서브미크론 반도체 제조공정, 고전압 0.35미크론 CMOS 제조공정일 수 있다.The semiconductor manufacturing process may be a planar semiconductor manufacturing process, a metal oxide semiconductor process such as CMOS, a submicron semiconductor manufacturing process such as 0.35 μm CMOS, and a high voltage 0.35 micron CMOS manufacturing process.

유체는 샐온의 액체로서, 입자를 운반하는 액체를 포함하고, 구체적으로는 염 분자와 같은 전하 캐리어를 포함한다. 유체가 PBS(phosphate buffered saline)를 포함할 수 있다.The fluid is a liquid of Salon, and includes a liquid that carries particles, and specifically includes charge carriers such as salt molecules. The fluid may include phosphate buffered saline (PBS).

유동기는 유체가 흐르는 메인채널을 형성할 수 있다. 입자감지기는 메인채널내의 입자를 감지하도록 배치되어, 유체의 한쪽이나 양쪽에 배치될 수 있다. 따라서, 입자감지기의 전극과 같은 요소들이 유체의 gksWHr에 배치될 수 있다. 한편, 입자감지기의 요소들이 유체의 양쪽에 배치될 수도 있다. 유동기는 유체 샘플을 주입 등의 방법으로 받는 샘플 입구를 포함하고, 이런 샘플입구는 메인채널과 연결된다. 유동기는 샘플입구 반대쪽의 샘플출구를 갖는데, 샘플출구도 메인채널과 연결된다. The fluidizer may form a main channel through which the fluid flows. The particle detector is arranged to detect particles in the main channel, and can be arranged on one or both sides of the fluid. Thus, elements such as the electrode of the particle detector can be placed in the gksWHr of the fluid. Meanwhile, the elements of the particle detector may be disposed on both sides of the fluid. The flow device includes a sample inlet for receiving a fluid sample by injection or the like, and this sample inlet is connected to the main channel. The flow machine has a sample outlet opposite the sample inlet, and the sample outlet is also connected to the main channel.

샘플출구는 메인채널로부터 유체를 흐르도록 하기 위한 것이다. 유동기는 샘플입구 옆에 배치된 적어도 하나의 다른 입구를 갖는데, 구체적으로는 샘플입구의 양쪽에 각각 나란히 배치되는 제1 및 제2 다른 입구들을 갖는다. 이들 다른 입구는 메인채널과 통한다. 사용시, PBS와 같은 피복액이 다른 입구로 들어가 메인채널에서 흐르는데, 구체적으로는 유체와 나란히 흐른다. 피복액은 유체감지가를 이용해 유체에 포함된 입자의 등록을 위한 것으로, 유동기를 통과하는 유체의 보전에 도움이 된다. 유동기의 다른 입구 반대쪽에 적어도 하나의 다른 출구가 배치되고, 이런 다른 출구는 메인채널로부터 피복액을 흐르게 하기 위한 것이다.The sample outlet is for flowing fluid from the main channel. The flow machine has at least one other inlet disposed next to the sample inlet, specifically first and second different inlets disposed side by side respectively on both sides of the sample inlet. These other inlets communicate with the main channel. In use, a coating liquid such as PBS enters the other inlet and flows in the main channel, specifically, it flows in parallel with the fluid. The coating liquid is for registration of particles contained in the fluid using a fluid detection value, and helps to preserve the fluid passing through the flow device. At least one other outlet is arranged opposite the other inlet of the flow machine, and this other outlet is for flowing the coating liquid from the main channel.

유동기는 PMMA(polymethyl methacrylate)와 같은 폴리머로 적어도 일부가구성된다. 유동기의 길이는 25mm, 폭은 10mm 정도이다. 입자감지기와 유동기는 별도로 형성된다. 입자감지기와 유동기는 서로 당겨지도록 배치된다. 입자감지기와 유동기는 실리콘 가스켓 층을 포함한 체결요소에 의해 서로 착탈 가능하게 연결된다. 수명이 다 되었거나 다른 종류가 필요한 유동기의 교환을 쉽게 하기 위해 착탈가능 연결을 한다.The flow group is at least partially composed of a polymer such as polymethyl methacrylate (PMMA). The length of the flow machine is about 25mm and the width is about 10mm. Particle detector and flow device are formed separately. The particle detector and the flow device are arranged to be pulled together. The particle detector and the flow device are detachably connected to each other by fastening elements including a layer of silicon gaskets. Removable connections are made to facilitate exchange of fluids that have reached the end of their service life or require different types.

생체감지기는 광유전율과 광투과율 중의 적어도 하나를 감지할 수도 있다. 후술하는 바와 같이, 입자감지기는 유체에서 방출된 빛을 감지할 수 있다. 입자감지기는 유체의전기적 성질을 감지하는 외에 유체에서 방출된 빛도 감지할 수 있다. 입자감지기는 유체에서 방출된 빛을 감지할 수도 있다. 방출된 빛은 유체에 인가되는 빛에 ek라 투과되거나 반사되거나 산란된 빛이다. 한편, 방출된 빛이 유체내의 형광색소에 의해 재방출된 빛일 수도 있는데, 이런 형광색소는 유체에 침투하는 빛에 따라 재방출된 빛에 반응한다. 입자감지기는 따라서 유동기에 대해 위치하는 광센서를 포함하고, 이런 광센서는 유ㅜ체에서 방출된 빛을 감지한다. 구체적으로, 유체감지기가 감광 전기회로를 포함할 수 있다. 감광 전기회로는 CMOS와 같은 반도체 제조공정에 안정적이다. 감광 전기회로는 PD(포토다이오드)와 같은 감광소자를 포함한다. 포토다이오드는 집적회로에서 거의 면적을 차지하지 않으므로 후술하는전극배열과 같은 고밀도 전극배열에 쉽게 내장될 수 있다.The biosensor may detect at least one of a photoelectric constant and a light transmittance. As will be described later, the particle detector may detect light emitted from a fluid. In addition to detecting the electrical properties of the fluid, the particle detector can also detect light emitted from the fluid. Particle detectors can also detect light emitted from a fluid. The emitted light is light that is transmitted, reflected, or scattered by the light applied to the fluid. On the other hand, the emitted light may be light re-emitted by a fluorescent dye in the fluid, and such fluorescent dye reacts to the re-emitted light according to the light penetrating into the fluid. The particle detector thus includes a light sensor positioned against the flow device, which detects the light emitted from the fluid. Specifically, the fluid detector may include a photosensitive electric circuit. Photosensitive electric circuits are stable in semiconductor manufacturing processes such as CMOS. The photosensitive electric circuit includes a photosensitive element such as a photodiode (PD). Since the photodiode occupies almost no area in the integrated circuit, it can be easily embedded in a high-density electrode array such as an electrode array described later.

유체에 가하는 자극이 전자기선, 빛, 가시광선일 수도 있다. 가시광선은 생물세포와 같은 입자에 적절하다. 자극기가 빛이나 가시광선과 같은 전자기선을 전기장 외에 유체에 가할 수 있다. 입자는 전자기선에 반응한다. 유체가 전자기선에 입자가 반응하도록 하는 라벨과 같은 화합물, 구체적으로는 빛을 재방출하는 형광색소를 포함할 수도 있다. 전자기선 소스는 LED나 레이저 다이오드와 같은 광원을 포함한다. 전자기선 소스와 그 지지장치를 CMOS와 같은 반도체 제조공정으로 구현할 수 있다. 전자기선 소스는 입자감지기를 포함하는 집적회로와 별도로 만들어질 수 있다.The stimulus applied to the fluid may be electromagnetic radiation, light, or visible light. Visible light is suitable for particles such as biological cells. A stimulator can apply electromagnetic rays, such as light or visible light, to a fluid in addition to an electric field. Particles react to electromagnetic radiation. The fluid may include a compound such as a label that allows particles to react to electromagnetic rays, specifically, a fluorescent dye that re-emits light. Electromagnetic radiation sources include light sources such as LEDs or laser diodes. The electromagnetic ray source and its supporting device can be implemented in a semiconductor manufacturing process such as CMOS. The electromagnetic radiation source can be made separate from the integrated circuit comprising the particle detector.

본 발명은 이와 같은 생체감지기를 포함하는 생체분석장치도 제공한다. 생체분석장치는 세포계산기로 작동하고, 제어장치를 더 포함한다. 제어장치는 입자감지기를 제어하여, 예컨대 입자를 감지했을 때 감지배열을 제어한다. 생체감지기가 자극기를 갖추었을 경우, 이 제어장치는 입자감지기내의 전극들과 자극기들이 동작, 자극 또는 감지에 사용되는지 여부를 결정한다. 생체감지기가 전극배열을 가질 경우, 제어장치는 전극의 동작 순서를 결정한다. 제어장치는 FPGA(Field Programmable Gate Array)와 같은 전자회로나 마이크로프로세서와 같은 모든 적당한 전자장치로 구성된다.The present invention also provides a bioanalytical device including such a biometric sensor. The bioanalytical device operates as a cell calculator, and further includes a control device. The control device controls the particle detector, for example, to control the detection arrangement when a particle is detected. If the biosensor is equipped with a stimulator, this control device determines whether the electrodes in the particle sensor and the stimulators are used for motion, stimulation or sensing. When the biosensor has an electrode arrangement, the control device determines the order of operation of the electrodes. The control unit consists of an electronic circuit such as a Field Programmable Gate Array (FPGA) or any suitable electronic device such as a microprocessor.

생체분석장치는 유동유도장치, 즉 유동기를 통과하는 유체를 유도하는 펌프를 포함할 수 있다. 유동유도장치는 입자감지기의 출력에 의해 유동기를 통과하는 유체의 유량에 맞게 제어된다. 제어장치는 입자감지기의 출력을 받아 유동유도장치에 제공한다. 전술한 입자감지기는 유동기의 유량을 결정하는데, 이 유량은 제어장치에 의해 결정된다. 입자감지기는 서로 분리된 다수의 감지배열들을 포함하고, 감지배열 각각은 입자를 감지하며, 감지배열들 사이의 분리도와 각각의 감지배열에 의한 입자의 감지 시간차에 따라 유량이 결정된다. 한편, 전술한 적어도 하나의 입자의 특성값을 소정 임계치와 비교하고, 그 결과에 맞게 유동유도장치를 조절할 수 있다. 이런 특성값으로는 소정 값과 비교되는 신뢰도가 있다. 구체적으로, 신뢰도가 임계치보다 낮으면 유동유도장치는 유체의 유량을 줄여 특성값을 개선한다.The bioanalytical device may include a flow inducing device, that is, a pump that guides a fluid passing through the flow device. The flow induction device is controlled according to the flow rate of the fluid passing through the flow device by the output of the particle detector. The control device receives the output of the particle detector and provides it to the flow induction device. The particle detector described above determines the flow rate of the flow device, which flow rate is determined by the control device. The particle detector includes a plurality of sensing arrays separated from each other, and each sensing array detects particles, and the flow rate is determined according to the separation between the sensing arrays and the detection time difference of the particles by each sensing array. Meanwhile, the characteristic value of the at least one particle described above may be compared with a predetermined threshold value, and the flow induction device may be adjusted according to the result. These characteristic values have reliability compared to a predetermined value. Specifically, when the reliability is lower than the threshold value, the flow induction device reduces the flow rate of the fluid to improve the characteristic value.

생체분석장치가 처리기를 포함할 수 있다. 처리기는 입자감지기의 신호를 받아 디지털 형태로 변환하므로, AD 컨버터를 갖고, 증폭기나 필터와 같은 신호조절회로도 포함한다. 처리기는 AD 컨버터, 증폭기, 필터, FPGA와 같은 집적회로, ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 전용 집적회로 등을 포함한다.The bioanalytical device may include a processor. Since the processor receives the signal from the particle detector and converts it into a digital form, it has an AD converter and also includes a signal conditioning circuit such as an amplifier or filter. Processors include AD converters, amplifiers, filters, integrated circuits such as FPGAs, and dedicated integrated circuits such as Application Specific Integrated Circuits (ASICs).

생체분석장치가 분석기를 더 포함할 수 있다. 이 분석기는 입자감지기의 출력에 의해 유체내 입자에 관한 결정을 한다. 예컨대, AD 변환을 한 뒤 입자감지기에 의한 전기장 측정치에 맞게 결정을 한다. 이런 결정은 유체내 입자의 밀도, 입자의 크기나 조성과 같은 특성의 구분에 대해 이루어진다. 분석기는 PC, 매립형 마이크로프로세서, FPGA와 같은 전자소자 등으로 이루어진다. The bioanalytical device may further include an analyzer. This analyzer makes decisions about the particles in the fluid by the output of the particle detector. For example, after performing AD conversion, it is determined according to the electric field measurement value by the particle detector. These decisions are made about the distinction of properties such as the density of the particles in the fluid and the size or composition of the particles. The analyzer consists of a PC, embedded microprocessor, and electronic devices such as FPGAs.

본 발명은 또한 The present invention also

유체내 입자를 감지하는 생체감지방법에 있어서:In the biosensing method for detecting particles in a fluid:

유동기를 통해 유체가 흐르도록 하는 단계; 및Allowing a fluid to flow through the flow device; And

반도체 제조공정으로 형성된 집적회로에 포함되고 상기 유동기에 대해 배치된 입자감지장치를 이용해, 상기 유동기를 통과하는 유체내의 입자들의 전기적 성질을 감지하는 단계;를 포함하는 생체감지방법도 제공한다.It also provides a living body sensing method comprising; sensing the electrical properties of particles in a fluid passing through the flow machine using a particle detection device included in an integrated circuit formed by a semiconductor manufacturing process and disposed with respect to the flow machine.

도 1은 본 발명에 따른 생체분석장치의 블록도;
도 2는 도 1의 생체감지기의 블록도;
도 3은 생체분석장치의 일례의 블록도;
도 4는 도 2의 생체감지기의 유동기의 개략도;
도 5는 싱글엔디드 감지-자극 세포의 회로도;
도 6은 차동 감지-자극 세포의 회로도.
1 is a block diagram of a bioanalyzing apparatus according to the present invention;
Fig. 2 is a block diagram of the biosensor of Fig. 1;
3 is a block diagram of an example of a bioanalyzing device;
Fig. 4 is a schematic diagram of a flow device of the biosensor of Fig. 2;
5 is a schematic diagram of a single-ended sensing-stimulating cell;
6 is a schematic diagram of a differential sensing-stimulation cell.

도 1은 본 발명의 생체분석장치(10)의 블록도로서, 생체감지기(12), 제어처리기(14) 및 분석기(16)를 포함한다. 생체감지기(12)는 (입자를 이루는) 세포가 현탁되는 (유체를 이루는) PBS(18; phosphate buffered saline) 형태로 분석물질을 받는다. PBS 대신에 현탁물질과 무관한 현재의 감지방법도 고려할 수 있다. 분석물질은 생체감지기(12)를 통과하면서 (뒤에 자세히 설명한 것처럼) 활성화, 자극 및 감지된 다음 출구(20)를 나간다. 제어처리기(14)는 생체감지기(12) 내부의 전자회로의 동작을 제어하여, 예컨대 전자회로의 동작순서를 결정하거나 분석물질에 자극신호를 가하거나, 생체감지기가 감지한 신호들을 처리한다. 처리의 예로는, 감지된 신호의 증폭, 감지된 신호의 AD 변환, 변환된 신호의 저장 등이 있다. 도시되지는 않았지만, 생체감지기(12)로 분석물질을 통과시키기 위한 펌프가 있을 수도 있다.1 is a block diagram of a biometric apparatus 10 of the present invention, and includes a biometric sensor 12, a control processor 14, and an analyzer 16. The biosensor 12 receives an analyte in the form of a phosphate buffered saline (PBS 18) in which cells (which constitute a particle) are suspended. Instead of PBS, current detection methods that are independent of the suspended material can also be considered. As the analyte passes through the biosensor 12, it is activated, stimulated, and sensed (as detailed below) and then exits the outlet 20. The control processor 14 controls the operation of the electronic circuit inside the living body detector 12, for example, determines an operation sequence of the electronic circuit, applies a stimulus signal to an analyte, or processes signals sensed by the living body detector. Examples of processing include amplification of the sensed signal, AD conversion of the sensed signal, and storage of the converted signal. Although not shown, there may be a pump for passing the analyte through the biosensor 12.

분석기(16)는 저장된 감지신호들에 대해, 분석물질내 생물세포의 존재 감지, 세포수 카운팅, 세포 분류, 세포 치수나 성분과 같은 세포 특성 결정 등의 분석은 물론, 제어처리기(14)에 의한 감지기(12)의 제어 형태의 변화를 감시하기도 한다. 제어처리기(14)는 별도의 AD 컨버터, 증폭기, 메모리, 디지털 회로를 포함한 FPGA와 아날로그 회로를 포함한 ASIC와 같은 집적회로를 포함한 전자소자들로 이루어진다. 분석기(16)는 PC와 같은 범용 컴퓨터, 매립형 마이크로프로세서, FPGA와 같은 전자회로를 포함한 모든 적절한 전자소자로 이루어진다. 제어처리기(14)와 분석기(16)는 서로 별도로 구성되거나 동일한 집적회로나 범용 컴퓨터에 함께 구성될 수 있다. For the stored detection signals, the analyzer 16 detects the presence of biological cells in the analyte, counts the number of cells, classifies cells, and determines cell characteristics such as cell dimensions and components, as well as analysis by the control processor 14. It also monitors changes in the control type of the sensor 12. The control processor 14 is composed of a separate AD converter, an amplifier, a memory, an electronic device including an integrated circuit such as an FPGA including a digital circuit and an ASIC including an analog circuit. The analyzer 16 consists of all suitable electronic devices including general purpose computers such as PCs, embedded microprocessors, and electronic circuits such as FPGAs. The control processor 14 and the analyzer 16 may be configured separately from each other or may be configured together in the same integrated circuit or a general-purpose computer.

도 3은 생체분석기의 요소를 이루는 CMOS ASIC, FPGA, PC 등을 보여주는 블록도로서 프로토타입이다. 제조하기에 적당한 생체분석기는 동일한 집적회로나 모듈내의 구성요소에 따라 다르게 이루어진다. 예컨대, 생체분석기(16)의 기능을 FPGA에 병합하고, 제어처리기(14)의 기능은 CMOS ASIC에 병합한다. 도 3의 실시예의 변형례도 본 발명의 범위에 속한다.Figure 3 is a prototype block diagram showing a CMOS ASIC, FPGA, PC, etc. that make up the elements of the bioanalyzer. A bioanalyzer suitable for manufacturing is made differently depending on the components within the same integrated circuit or module. For example, the functions of the bioanalyzer 16 are merged into the FPGA, and the functions of the control processor 14 are merged into the CMOS ASIC. A modification of the embodiment of FIG. 3 is also within the scope of the present invention.

도 1의 생체분석장치에 포함된 생체감지기(12)의 블록도가 도 2이다. 생체감지기(12)의 유동기(30)는 분석물질(18)을 받아 출구(20)로 내보내는데, 이에 대해서는 도 4에서 자세히 설명한다. 생체감지기(12)는 2차원 전극배열(32)을 갖는다. 도 2의 유동기(30)와 전극배열(32)은 나란히 배치되어 있지만, 전극배열(32)이 유동기(30) 위에 위치할 수도 있다(도 4 참조). 생체감지기(12)의 제어처리회로(34)는 전극배열(32)에 전기적으로 연결되고, 세포자극, 감지, 전극배열(320에 의한 작동 등을 한다. 전극배열(32)과 처리회로(34)는 0.35 마이크론 CMOS 프로세스 등으로 이루어진다.2 is a block diagram of a biometric sensor 12 included in the bioanalyzing apparatus of FIG. 1. The flow device 30 of the biometric sensor 12 receives the analyte 18 and sends it to the outlet 20, which will be described in detail in FIG. 4. The living body sensor 12 has a two-dimensional electrode array 32. Although the flow device 30 and the electrode arrangement 32 of FIG. 2 are arranged side by side, the electrode arrangement 32 may be located above the flow device 30 (see FIG. 4). The control processing circuit 34 of the living body sensor 12 is electrically connected to the electrode array 32 and performs cell stimulation, sensing, and operation by the electrode array 320. The electrode array 32 and the processing circuit 34 ) Is made of a 0.35 micron CMOS process, etc.

도 3의 실시예(40)를 보면, 전극배열(32)와 제어처리회로(34) 둘다 CMOS ASIC(42)로 이루어진다. 각각의 전극배열(32)은 전극 간격이 2㎛이고 크기가 18㎛x18㎛이며 피치는 20㎛이다. ASIC의 표준 폴리이미드 상단 층의 두께와 유전율은 분석물질과 전극배열(32)을 절절히 결합하기에는 불충분하다. 첫번째 방법에 의하면, 산소 플라즈마 표면처리법으로 폴리이미드 상단 층을 제거해 그 밑의 질화실리콘 층을 드러내거나, 제조공정에서 폴리이미드 층 증착단계를 생략한다. 질화실리콘 층의 친수성 때문에 분석물질 표면이 전극에 대해 최대로 노출된다. 두번째 방법은 폴리이미드 상단 층을 앞의 방법대로 제거하거나 폴리이미드 층을 증착하지 않고 노출된 질화실리콘 층 위에 PVDF(polyvinylidene fluoride) 층을 배치하는 것이다. PVDF 층은 노출된 질화실리콘 층에 스핀코팅하여 제공된다. 한편, ASIC 위에 놓이는 별도의 층으로 PVDF 층을 형성하여 노출된 질화실리콘 층을 덮기도 한다. 폴리이미드 상단층을 제거하거나 PVDF 층을 형성한 뒤, 전술한 바와 같이 도 2의 유동기(30)에 대해 ASIC(42)를 증착하여 전극배열(32)이 유동기(30)를 통과하는 분석물질과 만나도록 한다. ASIC의 제어처리회로(34)는 2진 내지 10진 디코더와, 전극배열(32)의 행렬 어드레싱을 위한 메모리, 전역설정 로직 및 센서 출력신호 경로를 위한 바이어스 회로를 포함한다. 전역설정 로직은 메모리 리셋과 글로벌 리셋신호에 대한 제어신호의 게이팅을 하여 모든 제어라인을 파워업하도록 한다. 도 3의 실시예는 ASIC(42)를 지원하는 전기회로들의 연결을 지원하는 PCB를 더 포함한다. PCB에 포함된 회로로는 자극작동 신호들의 생성과, 전극배열(32)내 각개 전극의 어드레싱과, 버스(USB) 모듈(46)과의 통신을 포함한 각종 디지털 기능들을 제공하는 FPGA(44)를 vhg마한다. FPGA(44)는 Xilinz Spartan03이고, 선형 피드백 시프트 레지스터를 통해 m-시퀀스 형태로 자극신호를 생성하는 등의 기능을 한다. 한편, m-시퀀스 특성의 용이한 변경을 위한 외부 발신기로 m-시퀀스를 제공할 수도 있다.Referring to the embodiment 40 of FIG. 3, both the electrode array 32 and the control processing circuit 34 are made of a CMOS ASIC 42. Each electrode array 32 has an electrode spacing of 2 μm, a size of 18 μm×18 μm, and a pitch of 20 μm. The thickness and dielectric constant of the ASIC's standard polyimide top layer are insufficient to properly couple the analyte and electrode array (32). According to the first method, the top layer of polyimide is removed by oxygen plasma surface treatment to reveal the silicon nitride layer underneath it, or the step of depositing the polyimide layer is omitted in the manufacturing process. Because of the hydrophilicity of the silicon nitride layer, the analyte surface is exposed to the maximum for the electrode. The second method is to remove the top layer of polyimide according to the previous method or to place a polyvinylidene fluoride (PVDF) layer on the exposed silicon nitride layer without depositing the polyimide layer. The PVDF layer is provided by spin coating the exposed silicon nitride layer. Meanwhile, a PVDF layer is formed as a separate layer overlying the ASIC to cover the exposed silicon nitride layer. After removing the top layer of polyimide or forming a PVDF layer, as described above, an ASIC 42 is deposited for the flow device 30 of FIG. 2 to analyze the electrode array 32 passing through the flow device 30 Let it meet with the substance. The control processing circuit 34 of the ASIC includes a binary to decimal decoder, a memory for matrix addressing of the electrode array 32, a global setting logic, and a bias circuit for a sensor output signal path. The global setting logic powers up all control lines by gating the control signals for the memory reset and global reset signals. The embodiment of FIG. 3 further includes a PCB supporting the connection of electric circuits supporting the ASIC 42. The circuit included in the PCB includes an FPGA 44 that provides various digital functions including generation of stimulation operation signals, addressing of each electrode in the electrode array 32, and communication with the bus (USB) module 46. vhg do. The FPGA 44 is Xilinz Spartan03, and functions such as generating a stimulus signal in the form of m-sequence through a linear feedback shift register. Meanwhile, an m-sequence may be provided as an external transmitter for easy change of m-sequence characteristics.

PCB는 FPGA에 통합 클럭 합성을 제공하는 PLL(Phase Locked Loop) 모듈(48)과, FPGA용의 스위칭 전원(50)을 더 포함한다. PLL 모듈(48)은 PLL 모듈로부터 받은 메인 클럭에서 보조 클럭신호를 유도하도록 FPGA에 포함된 클럭관리회로의 동작에 따라 FPGA에서 사용할 수정 발진기로부터 안정된 위상동기 클럭들을 생성한다. 스위칭 전원(50)은 장치에서 받은 5V USB 버스 전압에서 3.3V와 1.8V를 발생시키는 스위치모드 전원 유닛들을 포함한다. PCB에는 입력신호 조절회로(52)도 있는데, 이 회로는 FPGA나The PCB further includes a PLL (Phase Locked Loop) module 48 that provides integrated clock synthesis to the FPGA, and a switching power supply 50 for the FPGA. The PLL module 48 generates stable phase-locked clocks from a crystal oscillator to be used in the FPGA according to the operation of the clock management circuit included in the FPGA to induce an auxiliary clock signal from the main clock received from the PLL module. The switching power supply 50 includes switch mode power units that generate 3.3V and 1.8V from the 5V USB bus voltage received from the device. There is also an input signal control circuit 52 on the PCB, which is an FPGA or

외부 발신기로부터 자극작동 신호들을 받고, 싱글 엔디드 자극신호들로부터 차동 자극신호들을 생성하며, 자극작동 신호들의 전압 스윙의 프로그래머블 이득증폭을 제공한다. PCB에 출력신호 조절회로(54)도 있는데, 이 회로는 PC의 제어하에 초기 증폭된 신호들의 프로그래머블 이득증폭/감쇠에 이은 감지된 싱글 엔디드/차동 신호들의 이득고정 저왜곡 증폭을 포함한 다양한 기능들을 실행한다. 출력신호 조절회로(54)는 250 MSPS(M sample per second) AD 컨버터를 갖는데, 이 컨버터는 증폭감지된 신호들을 받고, 비트스트림에 동기적인 데이터 출력클록과 함께 변환된 비트스트림을 FPGA(44)에 제공한다. 데이터 출력클럭은 FPGA에 있는 클럭관리회로의 기준으로서 FPGA(44)로 보내진다. 데이터 출력클럭을 클럭관리회로의 기준값으로 사용하는 것은 변환된 비트스트림에서 지연을 없애 감지회로로 인한 시간지연을 없애기 위한 것이다. 전원규제 회로(56)와 같은 지원회로도 PCB에 있다.It receives stimulation activation signals from an external transmitter, generates differential stimulation signals from single-ended stimulation signals, and provides a programmable gain amplification of the voltage swing of the stimulation operation signals. There is also an output signal control circuit 54 on the PCB, which executes various functions including programmable gain amplification/attenuation of initially amplified signals under the control of a PC, followed by gain-fixed low distortion amplification of sensed single-ended/differential signals. do. The output signal control circuit 54 has a 250 MSPS (M sample per second) AD converter, which receives the amplified and sensed signals, and converts the converted bitstream with a data output clock synchronous to the bitstream. To provide. The data output clock is sent to the FPGA 44 as a reference for the clock management circuit in the FPGA. The use of the data output clock as the reference value of the clock management circuit is to eliminate the delay in the converted bitstream and eliminate the time delay caused by the sensing circuit. Support circuits such as the power regulation circuit 56 are also on the PCB.

전술한 바와 같이 PCB의 USB 모듈(46)은 도1의 분석기(160의 기능을 실행하는 PC용 Python/Numpy 소프트웨어와 통신을 한다. 구체적으로 PC는 PCB의 ASIC(42)와 다른 회로를 구성한다. PC는 FPGA(44)로부터 획득해 국부적으로 저장된 감지된 데이터나 데이터블록을 실시간으로 받고, 고속 아다마르 변환 등을 적용해 수신된 m-시퀀스 암호 데이터를 해독하여 임펄스 응답을 신속 계산한다. 고속 아다마르 변환은 아래와 같다:As described above, the USB module 46 of the PCB communicates with the Python/Numpy software for PC that executes the function of the analyzer 160 of Fig. 1. Specifically, the PC constitutes a circuit different from the ASIC 42 of the PCB. The PC receives the sensed data or data block obtained from the FPGA 44 and stored locally in real time, and decodes the received m-sequence cryptographic data by applying a high-speed Hadamard transform, etc. to quickly calculate the impulse response. The Hadamard transform is as follows:

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서 Ψ'는 시험중인 시스템의 추정 출력스펙트럼, m은 시퀀스 순서, H는 아다마르 행렬, η은 측정된 m-시퀀스 암호응답, ξ1와 ξ2는 m-시퀀스 데이터를 아다마르 행렬에 사용할 올바른 순서로 변환하는 암호/해독 행렬들이다. ξ1와 ξ2가 같을 수 있다. PC는 해독된 데이터에 FFT(Fast Fourier Transform)을 하여 주파수 도메인 데이터를 제공하기도 한다. 주파수 도메인 데이터는 사용자 번역을 위해 디스플레이된다. 주파수 도메인 데이터는 분석물질내의 생물세포의 크기나 성분과 같은 특성들을 제공하여, 특정 세포 타입의 성질을 결정하거나 다른 세포 타입들을 구분할 수 있다. PC는 분석물질내 세포 수를 세고 유동기의 유량과 체적에 따라 분석물질내 세포의 밀도를 결정하며, 세포수와 밀도 정보를 사용자에게 보여준다. Where Ψ'is the estimated output spectrum of the system under test, m is the sequence order, H is the Hadamard matrix, η is the measured m-sequence cipher response, and ξ 1 and ξ 2 are the correct m-sequence data to be used for the Hadamard matrix. These are the cipher/decryption matrices that convert in order ξ 1 and ξ 2 can be the same. The PC also provides frequency domain data by performing FFT (Fast Fourier Transform) on the decoded data. The frequency domain data is displayed for user translation. Frequency domain data provide characteristics such as the size or composition of biological cells in an analyte, thereby determining the properties of a particular cell type or distinguishing between different cell types. The PC counts the number of cells in the analyte, determines the cell density in the analyte according to the flow rate and volume of the flow device, and displays the cell number and density information to the user.

도 4는 도 2의 생체감지기의 유동기(30)의 상세도로서 70으로 표시한다. 도 4의 유동기(70)는 PMMA나 실리콘으로 형성되고 길이는 25mm, 폭은 10mm 정도이다. 유동기(70)의 메인 채널(72)에 분석물질이 흐른다. 전극배열(74)은 메인 채널(72) 위에 배치되고 메인 채널에 흐르는 분석물질과 접한다. 전극배열(74) 위에 CMOS ASIC가 배치되고, ASIC와 유동기(70)는 실리콧 가스켓층을 포함한 체결요소에 의해 서로 착탈 가능하게 결합되어, 전극과 메인 채널이 서로에 대해 적절하게 배치되도록 할 수 있다. 유동기의 샘플 입구(76)로 분석물질이 주입 등의 방식으로 투입되고, 반대쪽에는 샘플 출구(78)가 있다. 샘플 입출구(76,78)는 메인 채널(72)과 연결된다. 이 유동기에는 제1 및 제2의 다른 입구(80,82)가 있는데, 이들 입구는 샘플 입구(76)의 양쪽에 각각 위치한다. 제1 및 제2의 다른 입구(80,82)도 각각 메인 채널(72)에 연결된다. 유동기는 제1 및 제2의 다른 출구(84,86)도 갖고, 이들 다른 출구는 유동기의 반대쪽에 각각 배치되며, 역시 메인 채널과 통한다. PBS(phosphate buffered saline)와 같은 피복액이 사용중에 제1, 제2 다른 입구(80,82)로 들어가서, 샘플 입구(76)로 들어와 메인채널에서 흐르는 분석물질 옆으로 흐른다. 피복액은 전극배열(74)을 이용해 분석물질에 포함된 세포를 등록함과 동시에 메인채널을 흐르는 분석물질을 보전하기 위한 것이다. 전극배열(74)은 내부 전극들에 선택적으로 어드레스하여 분석물질에 포함된 생물세포를 동작시키고, 선택적으로 어드레스된 전극들에 동작신호를 인가한다. 전극 어드레스와 동작신호의 인가는 전술한 전자회로에 의한다. 구체적으로, 제1 사인파 신호나 디지털 클럭이 전극배열(74)의 첫번째 중앙 행(행은 분석물질과 같은 방향임)의 전극들에 인가되고, 제2 사인파 신호나 클럭들은 전극배열의 첫번째 중앙 행의 한쪽에 있는 두번째 행의 전극들에 인가된다. 첫번째와 두번째와 다른 행의 전극들에 인가된 사인파 신호나 클럭들이 적어도 하나의 다른 위상과 진폭을 갖기 때문에, 분석물질 내부의 생물 세포에 힘이 작용하여, 도 4와 같이 분석물질이 흐르는 방향에 직각으로 세포가 움직인다. 도 4에서는 제1 다른 출구(84)를 통해 세포가 유동기(70)를 나가는 것으로 되어있다. 전극패턴과 동작신호를 다르게 하면 다른 형태의 동작, 예컨대 전극의 크기를 다르게 하여 세포나 세포집단을 원하는 다른 방향으로 움직이도록 할 수 있다. 또는, 감지를 하기 전에 전극배열의 다른 부분을 향해 다른 세포를 움직이게 하여, 다른 전극배열 부분들에 의해 다수의 세포들에 대한 감지를 동시에 하도록 할 수도 있다. 전극배열의 각각의 전극을 선택적으로 동작과 자극과 감지에 사용할 수 있다. 자극과 감지에 대해서는 후술한다. 유동기(30,70)에서의 유체 흐름은 이상 설명한대로 동작하는 유체에 들어있는 입자들의 자극과 감지와 동작에 의해 반전될 수도 있다.4 is a detailed view of the flow device 30 of the biosensor of FIG. 2, indicated by 70. The flow device 70 of FIG. 4 is formed of PMMA or silicon and has a length of 25 mm and a width of about 10 mm. The analyte flows through the main channel 72 of the flow device 70. The electrode array 74 is disposed on the main channel 72 and contacts the analyte flowing through the main channel. The CMOS ASIC is disposed on the electrode array 74, and the ASIC and the flow device 70 are detachably coupled to each other by a fastening element including a silicot gasket layer, so that the electrode and the main channel are properly disposed with respect to each other. I can. An analyte is injected into the sample inlet 76 of the flow machine by injection or the like, and the sample outlet 78 is on the opposite side. The sample inlet and outlets 76 and 78 are connected to the main channel 72. There are first and second different inlets 80 and 82 in this flower, each of which is located on either side of the sample inlet 76. The first and second other inlets 80 and 82 are also connected to the main channel 72, respectively. The flow machine also has first and second other outlets 84,86, these other outlets being arranged on opposite sides of the flow machine, respectively, and also communicate with the main channel. A coating liquid such as phosphate buffered saline (PBS) enters the first and second other inlets 80 and 82 during use, enters the sample inlet 76, and flows next to the analyte flowing in the main channel. The coating solution is for preserving the analyte flowing through the main channel while registering the cells contained in the analyte using the electrode array 74. The electrode array 74 selectively addresses internal electrodes to operate biological cells included in the analyte, and applies an operation signal to the selectively addressed electrodes. The electrode address and the application of the operation signal are performed by the electronic circuit described above. Specifically, a first sine wave signal or digital clock is applied to the electrodes of the first central row (row is in the same direction as the analyte) of the electrode array 74, and the second sinusoidal signal or clock is the first central row of the electrode array. It is applied to the electrodes of the second row on either side of. Since the sine wave signals or clocks applied to the electrodes in a row different from that of the first and second have at least one different phase and amplitude, a force acts on the biological cells inside the analyte, resulting in the flow direction of the analyte as shown in FIG. 4. Cells move at right angles. In FIG. 4, the cells exit the flow device 70 through the first other outlet 84. If the electrode pattern and the operation signal are different, it is possible to move a cell or cell group in a different desired direction by making a different type of operation, such as a different size of the electrode. Alternatively, it is possible to simultaneously detect a plurality of cells by different electrode array portions by moving other cells toward different portions of the electrode array before sensing. Each electrode in the electrode array can be selectively used for motion, stimulation, and sensing. Stimulation and sensing will be described later. The fluid flow in the fluidizers 30 and 70 may be reversed by stimulation, detection, and motion of particles contained in the fluid operating as described above.

자극과 감지는 전기장 자극과 감지를 포함한다. 생물세포는 전기장에 반응하여 전기장을 방해한다. 생물세포의 종류와 크기에 따라 다른 형태로 전기장을 방해한다. 따라서, 방해가 된 전기장을 감지하면 생물세포의 존재의 감지, 세포의 상대적 크기의 결정, 세포의 종류 등을 감지할 수 있다. 경우에 따라서는, 반응이나 성능을 강화시키도록 전기적으로 민감한 라벨을 분석물질에 포함시킬 수도 있는데, 이런 라벨로는 기본 전기 HIV 테스트에 사용하도록 특정 항체를 코팅한 라텍스 마이크로비드; 폴리스티렌이나 고무와 같은 다른 재료 다른 크기를 갖고 생물세포 종류를 식별할 수 있는 다른 항체로 코팅된 마이크로비드; 및 전기장을 흡수하는 철 마이크로비드와 같은 도전입자들이 있다. 전기장 자극과 감지 모두 전술한 형태의 CMOS ASIC 안에서 이루어질 수 있다. 구체적으로, 전기장 자극과 감지 둘다에 전극배열(32,74)를 이용하는데, 각각의 전극을 각각 다른 시간에 자극과 감지에 이용할 수도 있지만 전극 세트들을 동시에 자극과 감지에 이용할 수도 있다.Stimulation and sensing includes electric field stimulation and sensing. Biological cells interfere with the electric field in response to the electric field. It interferes with the electric field in different forms depending on the type and size of biological cells. Therefore, by detecting the disturbed electric field, it is possible to detect the presence of biological cells, determine the relative size of cells, and detect the type of cells. In some cases, analytes may contain electrically sensitive labels to enhance response or performance, such as latex microbeads coated with specific antibodies for use in basic electrical HIV testing; Microbeads coated with different antibodies of different materials, such as polystyrene or rubber, of different sizes and capable of identifying biological cell types; And conductive particles such as iron microbeads that absorb the electric field. Both electric field stimulation and sensing can be achieved within the CMOS ASIC of the type described above. Specifically, electrode arrays 32 and 74 are used for both electric field stimulation and sensing. Although each electrode may be used for stimulation and sensing at different times, electrode sets may be used for stimulation and sensing at the same time.

도 1의 생체분석장치(10)의 펌프는 생체감지기(12)를 통과하는 분석물질의 유량이나 특성화 신뢰도에 따라 제어된다. 분석물질의 유량을 고려해, 생체감지기(12)의 전극쌍들 사이의 분리를 하고, 제어처리회로(34)가 전극쌍들 사이에서의 세포의 이동 시간을 결정하고, 이어서 생체감지기(12)를 통과하는 세포의 이동속도를 결정한 다음, 이 속도에 맞게 펌프를 제어한다. 예컨대, 결정된 속도가 임계치보다 낮으면, 제어처리회로(34)는 펌프를 조작해 유량을 늘인다. 분석물질의 특성화 신뢰도를 고려해, 제어처리회로(34)는 생물세포들을 특성화하고 그 신뢰도를 결정한 다음, 결정된 신뢰도와 임계치를 비교하고, 이어서 이에 맞게 펌프를 제어한다. 결정된 신뢰도가 임계치보다 낮으면, 펌프를 조절해 유량을 낮춰 생물세포의 특성화를 개선한다. The pump of the bioanalytical device 10 of FIG. 1 is controlled according to the flow rate or characterization reliability of the analyte passing through the biometric sensor 12. In consideration of the flow rate of the analyte, separation between the electrode pairs of the biometric sensor 12 is performed, the control processing circuit 34 determines the movement time of the cells between the electrode pairs, and then the biometric sensor 12 is operated. After determining the speed of movement of the cells passing through, the pump is controlled according to this speed. For example, if the determined speed is lower than the threshold value, the control processing circuit 34 operates the pump to increase the flow rate. In consideration of the reliability of the characterization of the analyte, the control processing circuit 34 characterizes the biological cells and determines the reliability, then compares the determined reliability and the threshold value, and then controls the pump accordingly. If the determined reliability is lower than the threshold, the pump is adjusted to lower the flow rate to improve the characterization of biological cells.

도 5는 싱글엔디드 동작을 위한 감지자극 세포(100)로서, 전극배열(32,74)에 포함된 전극(102)을 이용한다. 전극(102)과 분석물질(106) 사이에 배치된 유전층(104)은 전극(102)을 인근 전극들과 분리하기 위한 것이다. 도 5의 다른 전극(108,110)은 인접 세포들을 감지자극하기 위한 것이다. 이 감지자극 세포(100)에 이용되는 멀티플렉서 회로의 제1, 제2 멀티플렉서(112,113)는 제1, 제2 상태선택 비트(118,120)에 따라 선택된 4개의 상태들중 하나를 위한 것이다. 출력 버퍼(115)는 선택 비트(125)에 의해 작동한다. 제1 메모리비트(114)는 제1 상태선택 비트(118)의 상태를 저장하고, 제2 메모리비트(116)는 제2 상태선택 비트(120)의 상태를 저장한다. 제1, 제2 메모리비트(114,116)는 상태선택 비트의 제1, 제2 멀티플렉서(112,113)에 각각 지속적 적용을 하기 위한 것이다. 전극배열내 각각의 전극의 어드레스 시간이 이 전극에 자극신호를 인가하는데 필요한 시간과 이 전극에서 신호를 구하는데 필요한 시간보다 짧기 때문에 상태선택 비트의 지속적 적용이 필요하다. 각각의 전극의 어드레스 시간은 대부분의 전극에서 짧다. 제1, 제2 메모리비트(114,116)는 SRAM(Static Random Access Memory)에 구성된다.5 is a sensing stimulation cell 100 for a single-ended operation, using electrodes 102 included in electrode arrays 32 and 74. The dielectric layer 104 disposed between the electrode 102 and the analyte 106 is for separating the electrode 102 from neighboring electrodes. Other electrodes 108 and 110 of FIG. 5 are for sensing and stimulating adjacent cells. The first and second multiplexers 112 and 113 of the multiplexer circuit used in the sensing stimulation cell 100 are for one of four states selected according to the first and second state selection bits 118 and 120. The output buffer 115 is driven by a select bit 125. The first memory bit 114 stores the state of the first state selection bit 118, and the second memory bit 116 stores the state of the second state select bit 120. The first and second memory bits 114 and 116 are for continuous application of the state selection bit to the first and second multiplexers 112 and 113, respectively. Since the address time of each electrode in the electrode array is shorter than the time required to apply a stimulus signal to this electrode and the time required to obtain a signal from this electrode, it is necessary to continuously apply the state selection bit. The address time of each electrode is short for most of the electrodes. The first and second memory bits 114 and 116 are configured in static random access memory (SRAM).

전술한대로, 제1, 제2 멀티플렉서(112,113)는 4개의 상태들 중의 하나를 위한 것이고, 어드레스-감지 선택비트(125)는 제1, 제2 상태선택 비트(118,120)를 제1, 제2 메모리비트(114,116)에 각각 연결하기 위한 것이다. 4개의 상태들증 하나를 위해, 전극이 어드레스-감지 선택비트(125)와 같이 어드레스된 다음, 제1, 제2 상태선택 비트(118,120)가 제1, 제2 메모리비트(114,116)로서 저장된다. 제1, 제2 메모리비트(114,116)의 구성은 4개의 상태들중 하나를 위한 것이다. 첫번째 상태에서 제1, 제2 상태선택 비트(118,120) 둘다 0이면 전극(102)은 스위치를 통해 공통의 대지전위에 연결된다. 두번째 상태에서 제1 상태선택 비트(118)가 0이고 제2 상태선택 비트(120)가 1이면 출력버퍼(115)가 동작하고 전극(102)은 감지를 위해 어드레스 가능한 출력버퍼(115)를 통해 센서 출력핀(122)에 연결된다.As described above, the first and second multiplexers 112 and 113 are for one of four states, and the address-sensing selection bit 125 includes the first and second state selection bits 118 and 120 as the first and second memory. It is for connecting to bits 114 and 116, respectively. For one of the four states, the electrode is addressed with the address-sensing select bit 125, and then the first and second state select bits 118 and 120 are stored as the first and second memory bits 114 and 116. . The configuration of the first and second memory bits 114 and 116 is for one of four states. In the first state, if both the first and second state selection bits 118 and 120 are 0, the electrode 102 is connected to a common ground potential through a switch. In the second state, if the first state selection bit 118 is 0 and the second state selection bit 120 is 1, the output buffer 115 operates, and the electrode 102 passes through the addressable output buffer 115 for detection. It is connected to the sensor output pin 122.

센서 출력핀(122)은 감지된 신호를 처리하는 제어처리회로(34) 부분에 전기적으로 연결된다. 세번째 상태에서 제1 상태선택비트(118)가 1이고 제2 상태선택비트(120)가 0이면 전극(102)은 자극을 위해 신호버스(124)로부터 자극입력을 받는다. 신호버스(124)는 자극신호 생성을 하는 제어처리회로(34) 부분에 연결된다. 네번째 상태에서 제1 상태선택 비트(118)가 1이과 제2 상태선택 비트(120)가 1이면 전극(102)은 신호버스(124)로부터 동작입력을 받는다. 신호버스(124)는 동작신호를 생성하는 제어처리회로(34) 부분에 연결된다. 즉, 신호버스(124)는 자극입력과 동작입력을 둘다 반송하고, 제2 상태선택 비트(120)는 그 상태에 따라 2가지 입력 중의 하나를 선택한다. 전극배열내 각각의 전극은 도 5에 도시된 멀티플렉서와 메모리회로를 갖는다. 따라서, 도 5의 감지자극 세포(100)와 ASIC 내의 모든 감지자극 세포 각각은 동작, 자극 및 감지 중의 하나에 사용될 수 있다. 자극을 고려해, 한쪽 전극과 인접 전극 사이에 자극신호가 더 인가된다. 도 5의 실시예에서는 제2, 제3 전극들(108,110) 사이에 자극신호가 인가된다. 제2, 제3 전극들(108,110) 사이에 자극신호가 인가되면 제1 전극(120)이 감지를 한다. 자극과 동작의 패턴은 전술한 바와는 달리 사이클마다 변할 수도 있다. 자극과 동작의 패턴은 제어처리회로(34)에 의해 결정되고, 이 회로는 원하는 여러 패턴들을 제공하도록 프로그램될 수 있다. 예컨대, 전극배열에서 감지를 위해 어드레스되는 전극을 포함한 전극 행 위아래 전극 행들이 자극되어 감지중인 전극들에 직접 자극신호가 인가되는 것을 줄이도록 전극들을 자극할 수도 있다.The sensor output pin 122 is electrically connected to a part of the control processing circuit 34 that processes the sensed signal. In the third state, when the first state selection bit 118 is 1 and the second state selection bit 120 is 0, the electrode 102 receives a stimulation input from the signal bus 124 for stimulation. The signal bus 124 is connected to a part of the control processing circuit 34 for generating a stimulus signal. In the fourth state, when the first state selection bit 118 is 1 and the second state selection bit 120 is 1, the electrode 102 receives an operation input from the signal bus 124. The signal bus 124 is connected to a portion of the control processing circuit 34 that generates an operation signal. That is, the signal bus 124 carries both a stimulus input and a motion input, and the second state selection bit 120 selects one of the two inputs according to the state. Each electrode in the electrode array has a multiplexer and a memory circuit shown in FIG. 5. Accordingly, each of the sensing stimulating cells 100 of FIG. 5 and all of the sensing stimulating cells in the ASIC can be used for one of motion, stimulation, and sensing. In consideration of the stimulation, a stimulation signal is further applied between one electrode and the adjacent electrode. In the embodiment of FIG. 5, a stimulation signal is applied between the second and third electrodes 108 and 110. When a stimulation signal is applied between the second and third electrodes 108 and 110, the first electrode 120 senses it. The pattern of stimulation and motion may vary from cycle to cycle, unlike above. The pattern of stimulation and motion is determined by the control processing circuit 34, which can be programmed to provide any number of desired patterns. For example, in the electrode array, electrode rows above and below an electrode row including electrodes addressed for sensing may be stimulated to stimulate electrodes to reduce direct application of a stimulation signal to the electrodes being sensed.

도 6은 감지자극 세포(140)를 위한 구성을 보여주는데, 여기서는 인접한 제1, 제2 전극(142,144)를 이용하며, 도 5의 실시예와 마찬가지로 제1, 제2 전극(142,144)과 분석물질(148) 사이에 배치된 유전층(146)은 이들 전극(142,144)을 인접 전극들과 분리하기 위한 것이다. 전극(150,152)이 인접 전극이다. 도 5의 감지자극 세포(100)와 마찬가지로, 전극(142,144) 각각이 제1 멀티플렉서(154)와 제2 멀티플렉서(155)를 가지며, 이들과 관련된 제1, 제2 메모리비트(156,157)의 상태선택 비트들은 전술한 것처럼 4개의 상태들 중의 하나의 선택을 위한 것이다.6 shows a configuration for the sensing stimulation cell 140, where adjacent first and second electrodes 142 and 144 are used, and as in the embodiment of FIG. 5, the first and second electrodes 142 and 144 and an analyte ( A dielectric layer 146 disposed between 148 is for separating these electrodes 142 and 144 from adjacent electrodes. The electrodes 150 and 152 are adjacent electrodes. Like the sensing stimulation cell 100 of FIG. 5, each of the electrodes 142 and 144 has a first multiplexer 154 and a second multiplexer 155, and the state selection of the first and second memory bits 156 and 157 associated with them The bits are for selection of one of the four states as described above.

도 6의 실시예의 차동증폭기(158)는 한쪽 입력이 제1 전극(142)에 연결되고 다른 입력들은 제2 전극(144)에 연결된다. 차동증폭기(158)의 2개의 출력은 각각의 어드레스-감지 출력버퍼(154)를 통해 제1 센서 출력핀(164)과 제2 센서 출력핀(166)에 각각 연결된다. 제1 커패시터(160)는 차동증폭기(158)의 입출력 사이에 연결되고, 제2 커패시터(162)는 차동증폭기(158)의 다른 입출력 사이에 연결된다. 제1 커패시터(160)에 제1 스위치(168)가 연결되고, 제2 커패시터(162)에 제2 스위치(170)가 연결된다. 제1, 제2 스위치들 모두 제1 전극(142)에 관련된 제2 메모리비트(157)의 제어를 받아, 감지상태의 선택시 제1, 제2 스위치들이 열려 차동증폭기(158)는 제1, 제2 전극들(142,144) 사이에서 감지된 차동신호를 제1, 제2 센서 출력핀들(164,166)에 보낸다. 이렇게 2개의 인접한 전극들을 통해 차동감지가 이루어진다. 제1 메모리비트(156)가 0이고 제2 메모리비트(157)가 1이면, 제1, 제2 스위치들(168,170)이 닫혀 제1, 제2 커패시터들을 단락시킨다. 제1, 제2 커패시터들의 단락으로 도통이 되어 겉보기 전압차가 없어진다.In the differential amplifier 158 of the embodiment of FIG. 6, one input is connected to the first electrode 142 and the other input is connected to the second electrode 144. The two outputs of the differential amplifier 158 are connected to the first sensor output pin 164 and the second sensor output pin 166 through respective address-sensing output buffers 154, respectively. The first capacitor 160 is connected between inputs and outputs of the differential amplifier 158, and the second capacitor 162 is connected between inputs and outputs of the differential amplifier 158. The first switch 168 is connected to the first capacitor 160, and the second switch 170 is connected to the second capacitor 162. Both the first and second switches are controlled by the second memory bit 157 related to the first electrode 142, and when the sensing state is selected, the first and second switches are opened and the differential amplifier 158 is The differential signal sensed between the second electrodes 142 and 144 is transmitted to the first and second sensor output pins 164 and 166. Differential detection is achieved through two adjacent electrodes in this way. When the first memory bit 156 is 0 and the second memory bit 157 is 1, the first and second switches 168 and 170 are closed to short the first and second capacitors. Since the first and second capacitors become conductive due to a short circuit, the apparent voltage difference disappears.

도 6의 실시예의 자극은 아래의 설명을 제외하고는 2개의 인접 전극들(142,144)의 양쪽에서 제3, 제4 전극들(150,152)에 의해 도 5의 실시예처럼 일어난다. 아래의 설명을 제외하고 도 5의 실시예와 마찬가지로 제1 내지 제4 전극들(142,144,150,152)에 대해 적절한 상태를 선택하여 동작이 일어난다. 도 6의 회로의 신호버스(172)는 2개의 신호만 반송하는 것으로 제한된다. 따라서, 도 6의 회로는 자극신호나 동작신호를 선택하는 다른 (미도시) 멀티플렉서를 포함한다. 도 6의 회로는 자극과 동작 신호들이 동시에 인가되도록 구성되거나, 싱글엔디드 평태로 자극을 하도록 구성될 수 있다.Stimulation of the embodiment of FIG. 6 occurs as in the embodiment of FIG. 5 by the third and fourth electrodes 150 and 152 on both sides of the two adjacent electrodes 142 and 144 except for the following description. Except for the following description, as in the embodiment of FIG. 5, the first to fourth electrodes 142, 144, 150, and 152 are operated by selecting an appropriate state. The signal bus 172 of the circuit of Fig. 6 is limited to carrying only two signals. Accordingly, the circuit of FIG. 6 includes another (not shown) multiplexer for selecting a stimulus signal or an operation signal. The circuit of FIG. 6 may be configured to simultaneously apply stimulation and operation signals, or may be configured to perform stimulation in a single-ended flat state.

전기장 자극과 감지 이외의 방식은 광학 자극과 전기광학 감지가 있다. 광학 자극은 LED나 레이저다이오드와 같은 광원에서 가시광을 유동기에 복사하여 이루어진다. 광원 자극을 위해서, 분석물질에 적당한 형광색소를 제2 형태로 첨가하여, 형광색소를 고려하여 흡수방출된 빛을 감지하기도 한다. 이런 감지는 ASIC내에 포함된 포토다이오드와 같은 감광소자에 의해 이루어진다. 이런 방식을 고려하여, 전기장 감지와 광학 감지를 결합할 수도 있다. 예컨대 전극들 사이에 감광소자들을 분산시키고, 도 5~6의 실시예와 마찬가지로 어드레싱과 감지신호 판독에 의해 감광소자를 선택할 수 있다. Methods other than electric field stimulation and sensing include optical stimulation and electro-optical sensing. Optical stimulation is achieved by radiating visible light from a light source such as an LED or laser diode to the flow device. In order to stimulate the light source, a suitable fluorescent dye is added to the analyte in a second form, and the absorbed and emitted light is also sensed in consideration of the fluorescent dye. This detection is made by photosensitive elements such as photodiodes contained within the ASIC. Taking this approach into account, it is also possible to combine electric field sensing and optical sensing. For example, the photosensitive devices may be dispersed between the electrodes, and the photosensitive devices may be selected by addressing and reading detection signals, as in the embodiments of FIGS. 5 to 6.

Claims (17)

유체내 생체 입자들을 감지하는 생체분석장치에 있어서:
유체가 흐르는 채널을 갖는 유동기;
반도체 제조공정에서 형성된 집적회로에 포함된 입자감지기와 입자자극기를 갖춘 생체감지기;
유체를 채널에 흐르게 하는 유동유도기; 및
생체 입자들을 함유한 유체가 채널을 통과하도록 유동유도기를 제어하는 제어기;를 포함하고,
상기 집적회로가 채널에 배치되고, 상기 입자자극기는 전기장 소스회로와 적어도 한쌍의 자극 전극들을 포함하며, 전기장 소스회로는 자극 전극들에 전기적으로 연결되고, 자극 전극들은 채널의 제1 측면에 배치되며, 상기 입자감지기는 감지회로와 적어도 한쌍의 감지 전극들을 포함하고, 감지회로는 감지 전극들에 전기적으로 연결되며, 감지 전극들은 채널의 제1 측면에 배치되고, 상기 전기장 소스회로가 자극 전극들을 통해 유체내의 생체 입자들 중의 적어도 하나에 제1 전기장을 인가하며, 상기 감지회로는 제1 전기장의 인가로 생기는 적어도 하나의 생체 입자의 제2 전기장을 감지 전극들을 통해 감지하고, 이렇게 감지된 제2 전기장에 따른 대응 출력신호를 제공하며;
상기 제어기는 유체가 채널을 흐를 때 유체내의 생체 입자들에 제1 전기장을 인가하도록 전기장 소스회로를 제어하고, 전기장 소스회로에 의한 제1 전기장의 인가 후 유체가 채널을 흐를 때 생체 입자의 제2 전기장을 감지하도록 그리고 이렇게 감지된 제2 전기장에 따른 대응 출력신호를 제공하도록 상기 감지회로를 제어하며;
상기 입자자극기에 의해 유체에 인가된 제1 전기장이 EDF(electrodynamic field)인 것을 특징으로 하는 생체분석장치.
In the bioanalytical device for detecting biological particles in a fluid:
A flow device having a channel through which a fluid flows;
A living body detector having a particle detector and a particle stimulator included in an integrated circuit formed in a semiconductor manufacturing process;
A flow inducer for flowing a fluid through the channel; And
Including; a controller for controlling the flow inducer so that the fluid containing the biological particles pass through the channel,
The integrated circuit is disposed in the channel, the particle stimulator includes an electric field source circuit and at least a pair of stimulation electrodes, the electric field source circuit is electrically connected to the stimulation electrodes, and the stimulation electrodes are disposed on the first side of the channel. , The particle detector includes a sensing circuit and at least a pair of sensing electrodes, the sensing circuit is electrically connected to the sensing electrodes, the sensing electrodes are disposed on the first side of the channel, and the electric field source circuit is through the stimulation electrodes. A first electric field is applied to at least one of the biological particles in the fluid, and the sensing circuit senses a second electric field of at least one biological particle generated by the application of the first electric field through the sensing electrodes, and the sensed second electric field Provide a corresponding output signal according to;
The controller controls the electric field source circuit to apply a first electric field to the biological particles in the fluid when the fluid flows through the channel, and when the fluid flows through the channel after the application of the first electric field by the electric field source circuit, the second Controlling the sensing circuit to sense the electric field and to provide a corresponding output signal according to the sensed second electric field;
A bioanalytical apparatus, characterized in that the first electric field applied to the fluid by the particle stimulator is an electrodynamic field (EDF).
제1항에 있어서, 상기 유체가 적어도 하나의 전기적으로 민감한 라벨을 포함하는 것을 특징으로 하는 생체분석장치.The bioanalytical device of claim 1, wherein the fluid comprises at least one electrically sensitive label. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 한쌍의 자극 전극들과 적어도 한쌍의 감지 전극들이 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 생체분석장치.The bioanalyzing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the at least one pair of stimulation electrodes and at least one pair of sensing electrodes are arranged side by side. 제3항에 있어서, 상기 자극 전극들과 감지 전극들의 크기가 100㎛, 50㎛, 30㎛, 20㎛, 15㎛, 10㎛, 5㎛, 3㎛ 또는 1㎛보다 작은 것을 특징으로 하는 생체분석장치.The bioanalysis according to claim 3, wherein the stimulus electrodes and the sensing electrodes have sizes smaller than 100 μm, 50 μm, 30 μm, 20 μm, 15 μm, 10 μm, 5 μm, 3 μm or 1 μm. Device. 제3항에 있어서, 상기 입자감지기가 서로 이격된 다수의 감지 전극 쌍들을 포함하고, 각각의 감지 전극 쌍은 생체 입자를 감지하며, 상기 채널은 생체 입자가 흐르는 유로를 형성하고, 상기 입자감지기는 유로를 따라 흐르는 생체 입자들을 연속적인 감지 전극 쌍들이 감지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 생체분석장치.The method of claim 3, wherein the particle detector includes a plurality of sensing electrode pairs spaced apart from each other, each sensing electrode pair senses a biological particle, and the channel forms a flow path through which the biological particles flow, and the particle detector is Bioanalyzing apparatus, characterized in that configured to detect the biological particles flowing along the flow path successive pair of sensing electrodes. 제5항에 있어서, 상기 입자감지기가 감지 전극 쌍 어레이를 포함하고, 감지 전극 쌍 어레이는 채널을 통과하는 유체의 유동방향으로 그리고 이 유동방향에 직교하는 방향으로 뻗는 것을 특징으로 하는 생체분석장치.The bioanalytical apparatus according to claim 5, wherein the particle detector comprises an array of sensing electrode pairs, and the sensing electrode pair array extends in a flow direction of a fluid passing through the channel and in a direction orthogonal to the flow direction. 제1항에 있어서, 상기 입자감지기가 전기역학적(electrodynamic) 제2 전기장을 감지하는 것을 특징으로 하는 생체분석장치.The bioanalyzing apparatus according to claim 1, wherein the particle detector senses a second electrodynamic electric field. 제1항에 있어서, 상기 적어도 한쌍의 감지 전극들과 적어도 한쌍의 자극 전극들 중의 적어도 하나가 채널내의 유체로부터 전기적으로 격리되는 것을 특징으로 하는 생체분석장치.The bioanalyzing apparatus according to claim 1, wherein at least one of the at least one pair of sensing electrodes and the at least one pair of stimulation electrodes is electrically isolated from the fluid in the channel. 제1항에 있어서, 상기 입자감지기가 차동감지를 하는 것을 특징으로 하는 생체분석장치.The bioanalyzing apparatus according to claim 1, wherein the particle detector detects differentially. 제1항에 있어서, 상기 생체감지기가 제1 전기장과 제2 전기장을 비교하는 것을 특징으로 하는 생체분석장치.The bioanalyzing apparatus according to claim 1, wherein the biosensor compares the first electric field and the second electric field. 제1항에 있어서, 채널을 통과하는 유체의 유동방향에 직각인 방향으로 뻗는 동작요소 어레이를 더 포함하고, 상기 동작요소 어레이는 채널내 생체 입자에 힘을 가하도록 채널에 대해 배치되며 생체감지기로부터의 대응 신호에 따라 작동하는 것을 특징으로 하는 생체분석장치.The method of claim 1, further comprising an array of operating elements extending in a direction perpendicular to the flow direction of the fluid passing through the channel, wherein the array of operating elements is disposed with respect to the channel so as to apply a force to the biological particles in the channel and from the biosensor. Bioanalyzing device, characterized in that it operates according to the corresponding signal of. 제1항에 있어서, 상기 반도체 제조공정이 금속산화물 반도체 제조공정인 것을 특징으로 하는 생체분석장치.The bioanalyzing apparatus according to claim 1, wherein the semiconductor manufacturing process is a metal oxide semiconductor manufacturing process. 제1항에 있어서, 대응 출력 신호를 받는 분석배열을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체분석장치.The bioanalyzing apparatus according to claim 1, further comprising an analysis arrangement receiving a corresponding output signal. 제1항에 있어서, 상기 전기장 소스회로가 인가한 제1 전기장이 의사랜덤 노이즈 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체분석장치.The bioanalyzing apparatus according to claim 1, wherein the first electric field applied by the electric field source circuit includes a pseudorandom noise element. 제1항에 있어서, 상기 적어도 한쌍의 자극 전극들과 적어도 한쌍의 감지 전극들이 공통의 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 생체분석장치.The bioanalyzing apparatus according to claim 1, wherein the at least one pair of stimulation electrodes and at least one pair of sensing electrodes have a common electrode. 제1항에 있어서, 상기 생체감지기가 제1 전기장의 인가를 위한 지속 회로를 더 포함하고, 상기 지속 회로는 소정의 시간 동안 어드레스되며 이 소정 시간보다 더 긴 시간 그 상태를 유지하여 유체내의 생체 입자들 중의 적어도 하나에 제1 전기장이 계속 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는 생체분석장치.The method of claim 1, wherein the biosensor further comprises a sustain circuit for application of the first electric field, and the sustain circuit is addressed for a predetermined period of time and maintains the state for a longer period of time than the predetermined period of time to maintain the bioparticles in the fluid. Bioanalyzing apparatus, characterized in that the first electric field is continuously applied to at least one of the. 유체내 생체 입자를 감지하는 생체감지방법에 있어서:
제1항에 따른 생체분석장치를 제공하는 단계;
채널을 통해 유체가 흐르도록 하는 단계; 및
유동유도기를 제어해 생체 입자를 함유한 유체가 채널을 흐르도록 하고, 전기장 소스회로를 제어해 유체가 채널을 흐를 때 유체내 생체 입자들 중의 적어도 하나에 제1 전기장을 인가하며, 감지회로를 제어해 유체가 채널을 흐를 때 적어도 하나의 생체 입자의 제2 전기장을 감지하고 이렇게 감지된 제2 전기장에 따라 대응 출력신호를 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체감지방법.
In the biometric detection method for detecting bioparticles in a fluid:
Providing a biometric analysis device according to claim 1;
Allowing fluid to flow through the channel; And
A flow inducer is controlled to allow the fluid containing biological particles to flow through the channel, and the electric field source circuit is controlled to apply a first electric field to at least one of the biological particles in the fluid when the fluid flows through the channel, and the sensing circuit is controlled. And detecting a second electric field of at least one biological particle when the fluid flows through the channel and providing a corresponding output signal according to the sensed second electric field.
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